• 대한안전경영과학회:학술대회논문집
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• 대한안전경영과학회 1999년도 추계학술대회
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• pp.543-563
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• 1999

본 연구에서는 특수 설계된 연면방전(Surface discharge induced Plasma Chemical Process, SPCP) 반응기로부터 발생하는 플라스마에 의하여 일산화질소(NO)와 이산화질소($NO_2$)등 유해 환경오염 가스를 주파수, 유량, 농도, 전극재질 및 감은 횟수 등의 공정변수 변화에 따른 분해율, 소비전력 및 소비전압 등을 측정하여 최적의 공정조건과 최대의 분해효율을 얻고자 하였다. 표준시료로서 일산화질소와 이산화질소를 고전압발생기의 주파수(5~50kHz), 유해가스의 체류시간(1~10.5 초)과 초기농도(100~1000 ppm), 전극의 재질(W, Cu, Al), 전극의 굵기(1, 2, 3 mm)및 감은횟수(7회, 9회, 11회)에 대하여 플라스마 연면방전 반응기를 이용하여 분해효율을 구하였다. 유해가스(NO, $NO_2$)의 분해제거 실험결과, 10 kHz의 주파수와 각각 19.8와 20 W의 소비전력에서 각각 94.3, 84.7 %로 가장 높은 분해제거율을 나타내었고, 20 kHz이상에서는 주파수가 커질수록 분해율이 감소하였다. 또한 연면방전 반응기에서 유해가스의 체류시간이 길수록, 그리고 초기농도가 작을수록 분해율은 증가하였다. 방전전극에 대한 영향은 전극의 굵기가 굵을수록 분해율이 증가하여 본 실험의 경우 3 mm의 전극을 사용하였을 때 가장 높은 분해율을 나타내었고, 전극의 재질은 텅스텐을 사용하여 방전한 경우에 가장 높은 분해율을 보였으며 구리, 알루미늄의 순으로 낮아졌다. 방전전극의 감은 횟수에 대한 영향은 7회, 9회, 11회의 순으로 감은 횟수가 많을수록 분해율이 높아짐을 알 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제18권1호
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• pp.40-46
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• 1974

핵분열 중성자에 의한 $^{47}Ti(n,p)^{47}Sc$ 및 $^{93}Nb(n,{\alpha})^{90m}Y$의 반응과 열외 중성자에 의한 ^{96}Zr(n,{\gamma})^{97}Zr$반응을 사용하여 합성혼합시료중에 함유된 티탄, 니오브 및 지르코늄을 동시 정량하였다. 그러기 위해서 시료용액을 중성자로 조사하기 전에 Dowex $50{\times}8$의 양이온 교환수지통에 가한 다음 0.5M ${\alpha}$-히드록시 이소부티르산(${\alpha}$-HIBA)을 용출제로 사용하여 티탄, 니오브 및 지르코늄을 함께 분리하였다. 중성자로 조사한 후에 생성된 핵종인 $^{97}Zr$, ^{47}Sc$ 및 ^{90m}Y$을 같은 수지통을 통하여 0.5M ${\alpha}$-HIBA, 0.5M ${\alpha}$-HIBA-1N HNO3 및 0.5M ${\alpha}$-HIBA-2N HNO_3$용액으로 용출함으로서 각각 차례대로 분리하였다. 감마선 분광법을 사용하여 용출된 핵종의 감마선 방사능을 측정하였다. 본 방법을 사용한 니오브, 티탄 및 지르코늄의 검출한계는 각각 0.2%, 0.01% 및 0.002%이었다.

• 대한화학회지
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• 제37권4호
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• pp.453-461
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• 1993

테프론 코일과 저압 수은 램프를 사용, 간단하게 제작된 광화학 반응기를 이용한 HPLC 검출 방법을 연구하였다. 4종의 티오카바메이트 시료들을검출함에 있어 UV, 형광 및 전기화학 검출기 등에서 광화학 반응을 통한 액체 크로마토그래피 후컬럼 검출법의 유용성을 알아보았다. 액체 크로마토그래피를 통해 분리된 티오카바메이트류에 254nm의 UV을 조사할 경우 4종의 시료는 모두 광반응이 일어나 형광을 통해 분리된 티오카바메이트류에 254nm의 UV을 조사할 경우 4종의 시료는 모두 광반응이 일어나 형광을 나타내거나, 전기화학 검출기에 큰 검출 응답을 나타내었다. UV 검출법의 경우 광반응 생성물은 광반응전보다 검출감도는 감소하였으나 장파장쪽에서 검출이 용이하였다. 형광 검출법의 경우 광반응전 4종의 티오카바메이트는 전혀 검출되지 않았으나, 광반응 후 MPTC,CPTC는 Ph 4.0, 50% 아세토니트릴 이동상 조건에서 5.0~9.3ng의 검출한계를 나타내었다. 전기화학 검출법에서는 광반응전 시료가 매우 작은 검출 응답을 보였고, 광반응 후 시료는 5~20배 이상의 검출감도가 증대되었으며 13.3~0.02ng의 검출한계를 나타내었다. 이때 최적 검출조건은 50% 아세토니트릴 $-0.5{\times}10^{-2}$ M 인산 완충용액, pH 7.0 이었다. 또한 티오카바메이트의 광반응물과 OPA-MERC를 반응 코일내에 유도체를 형성시켜 형광검출기로 검출해냄으로써 광분해물에서 1차 아민이 생성됨을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.270-276
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• 2008

$TiO_2$의 가장 큰 특징은 광촉매적 특성을 들 수 있으나 순수한 $TiO_2$는 자외선 영역에서만 활성을 보이는 단점이 있다. 단점을 보완하고자 본 연구에서는 초고온, 고활성을 이용한 열플라즈마 공정으로 질소가 도핑된 $TiO_2$를 합성하여 $TiO_2$의 광촉매적 특성을 높이고자 하였다. 직류 플라즈마 제트를 이용하여 비금속이온인 질소와 반응 가스인 산소를 $TiCl_4$와 함께 플라즈마 반응기 안에서 반응시켜 질소가 도핑된 $TiO_2$ 나노 분말을 합성하였다. 합성 조건으로 질소의 유량을 변화하였다. 합성 변수에 따른 입자의 상조성, 크기를 분석하였고 아세트알데히드와 곰팡이를 광분해하는 실험을 통해 광촉매 활성을 살펴보았다. 한편 $TiO_2$의 분말 상태와 코팅된 상태의 광촉매 특성을 비교하고자 합성한 분말의 스핀 코팅과 PLD (Pulsed Laser Deposition)을 통해 $TiO_2$를 코팅하였다. 아세트알데히드 분해 실험의 결과 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말의 경우가 순수한 $TiO_2$ 분말에 비해 가시영역에서의 광촉매 활성이 두 배 이상 뛰어난 것을 확인하였으며, 곰팡이 분해 실험 결과 역시 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말에 곰팡이가 분해되는 것을 확인하였다. 분말과 필름을 제조하여 메틸렌블루 광분해 실험한 결과 분말의 경우 100% $TiO_2$입자가 메틸렌블루 분해에 이용되며, 반면 스핀 코팅의 경우 바인더의 함량 때문에 20~30%의 $TiO_2$만이 분해에 이용되기 때문에, 분말의 경우 초기 30 mL 메틸렌블루를 한번에 분해할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제25권1호
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• pp.1-6
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• 2019

본 연구에서는 Fischer-Tropsch 반응에서 Fe계 촉매의 환원조건과 Cu, K의 첨가에 대한 영향을 연속흐름 반응기를 통하여 살펴보았다. 반응을 위해 촉매는 균일상 침전에 의한 초기 습식함침법으로 제조하였으며 XRD, TPR, SEM 등의 기기를 통해 $Al_2O_3$에 담지 된 Fe 촉매에 대한 물리화학적 특성을 분석하였다. 216 h의 장시간 반응운전을 통해 Fe/Cu/K 촉매의 활성과 안정성에 대하여 조사하였다. $H_2$와 CO의 혼합물로 촉매를 환원시키면 촉매의 활성이 향상되었는데, 이는 촉매의 표면에 iron carbides가 형성되기 때문인 것으로 XRD 분석을 통해 확인되었다. 촉매에 Cu가 첨가되면 촉매의 환원성 향상으로 인하여 반응이 빠르게 안정되어 정상상태에 일찍 도달하였다. K를 첨가하게 되면 CO의 전화율은 향상되지만 함량을 5%까지 올리면 촉매의 물리적 안정성이 감소되었다. Fe/Cu (5%)/K (1%) 촉매로 Fischer-Tropsch 반응을 수행한 결과 120 h 이후에 약 15% 정도 CO의 전화율이 감소되었으나 장기간 안정된 반응을 수행할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.687-694
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• 2019

순환유동층 연소로에서 탈황을 위하여 사용되는 석회석의 거동을 분석하기 위하여 국내에서 생산되는 석회석의 마모 및 소성 반응 특성을 고찰하였다. 이를 위하여 열중량분석기 및 ASTM D5757-95 마모 시험기를 이용하였다. 순환유동층 내의 석회석의 입도는 입자-입자, 입자-반응기 외벽의 충돌에 따른 마모와 소성 반응에 따라 변화하게 된다. 국내에서 공급된 석회석 시료들은 상용 순환유동층 보일러에서 이용가능하나 석회석들 간의 마모 및 평균 입도 변화는 서로 다르게 나타났다. 또한 순환유동층 보일러의 조업온도인 $850^{\circ}C$에서 진행된 소성 반응도 석회석 별로 차이가 나타났다. 특히 입자의 크기가 증가할수록 소성 반응에 필요한 시간이 증가함을 확인하였다. 더불어 소성된 석회석 시료는 20% 이상 비산입자를 많이 배출하였다.

• 공업화학
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• 제32권4호
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• pp.478-482
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• 2021

고정층 상압 유통식 반응기를 사용하여 Ln(1)-Ni(5)/SBA-15 (Ln = Dy, Eu, Pr, Tb) 촉매상에서 메탄의 부분 산화 반응을 수행하여 수소의 수율을 조사하였다. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석으로 Ni(5)/SBA-15 촉매에 1 wt%의 Eu를 첨가함으로써 Eu(1)-Ni(5)/SBA-15의 O1s와 Si2p의 핵심 전자 수준의 화학적 이동이 있었으며, O1s, Ni2p_3/2, Si2p의 원자의 비가 1.284, 1.298, 1.058로 증가하였다. 촉매 표면상에 O^-, O^2-의 산소와 Eu³⁺, Ni⁰, Ni²⁺, Si⁴⁺의 이온이 존재함을 알 수 있었다. Eu(1)-Ni(5)/SBA-15 촉매상에서 수소의 수율은 57.2%이었으며, Ln(1)-Ni(5)/SBA-15 (Ln = Dy, Pr, Tb)보다 우수한 수소 수율을 보여주었고 25 h의 반응에서 안정된 촉매 활성을 유지하였다. Eu를 Ni(5)/SBA-15에 1wt%를 첨가함으로서 금속과 담체 간에 강한 상호 작용에 의한 SMSI 효과로 산소 빈자리를 만들고 촉매 표면상에 Ni⁰, N²⁺의 나노입자의 분산을 증가시켜 촉매 활성을 유지시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.175-188
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• 2023

화석연료를 대체할 수 있는 친환경 미래 에너지로 수소에너지에 대한 전세계적 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 미생물, 원자력 등을 이용한 차세대 수소 생산 기술이 개발되고 있으나, 화석연료 기반의 수소 생산 비용을 뛰어 넘기에는 아직 많은 시간과 노력이 필요한 상황이다. 화석연료 기반의 수소 생산 과정에서 온실가스의 배출량을 최소화 할 수 있는 방안으로 메탄 직접분해 반응 기술이 최근 관심을 모으고 있다. 공정의 경제성 향상을 위해서 수소 생산과 동시에 생산된 탄소물질의 고부가화 대한 연구가 필수적이며, 고부가 탄소 물질 중 하나인 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)의 품질 및 수율 등과 관련한 촉매반응 연구가 지속되어 왔다. 또한 공정기술 측면에서, 연속적인 생산이 가능하며 기체-고체 접촉 효율이 좋은 유동층 공정을 적용시켜 생산성과 경제성을 확보하고자 하는 연구가 시도되었다. 최근 유동층을 이용한 메탄 직접분해 반응기술은 수소 270 kg/day, 탄소 1000 kg/day의 생산이 가능한 정도의 기술 개발이 진행되었으며, 향후 촉매 재활성화, 분리 및 재순환 기술 등이 개발되면 공정의 효율이 크게 제고될 것이다. 이에 본 총설에서는 메탄 직접 분해에 활용되는 촉매 및 유동층 메탄 열분해 기술의 최근 연구들을 고찰하였다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.507-514
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• 2023

촉매(Ag/γ-Al₂O₃) 충진형 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기를 이용한 질소산화물(NO_x)의 선택적 촉매 환원을 조사하였다. 촉매 상에서 간헐적으로 플라즈마를 발생시킬 때 NO_x의 환원제인 탄화수소가 부분 산화되어 알데하이드류를 생성하였으며, 알데하이드류의 높은 환원력으로 인해 촉매를 단독으로 사용한 경우에 비해 높은 NO_x 전환율을 보여주었다. 동일한 운전 조건(온도: 250 ℃; C/N: 8)에서 비교한 NO_x 저감 효율은 탄화수소(n-헵테인), 프로피온알데하이드, 뷰티르알데하이드에 대해 각각 47.5%, 92%, 96%로 나타났으며, 알데하이드류의 높은 질소산화물 환원 성능이 확인되었다. 간헐적 플라즈마 발생시 적정 조건을 파악하기 위하여, 고전압 on/off 주기를 0.5~3 min으로 조절하였고, 연속적인 플라즈마 발생의 경우와 동일한 에너지밀도에서 NO_x 저감 성능을 비교하였다. 고전압을 2 min 간격으로 on/off 하여 간헐적으로 플라즈마를 생성시켰을 때 연속적인 플라즈마 발생 대비 가장 높은 질소산화물 저감 효율이 얻어졌다. 동일한 에너지밀도에서도 간헐적 플라즈마 방전의 경우가 연속 플라즈마에 비해 높은 NO_x 저감 효율을 보이는 것은, 탄화수소가 분해되어 생성되는 알데하이드류 등의 중간생성물들이 NO_x 저감 반응에 보다 효율적으로 이용되었기 때문이다.

• 접착 및 계면
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• 제24권3호
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• pp.77-85
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• 2023

본 연구에서는 연속교반탱크반응기(CSTR)를 이용하여 다양한 분자량과 산가의 고분자 음이온 유화제를 합성하였다. CSTR은 회분식 및 반회분식 반응기에 비해 생산 속도가 빠르고 제품 특성이 더 일정하다는 장점이 있다. 고분자 유화제는 소수성 그룹으로 부틸 아크릴레이트를 사용하고 친수성 그룹으로 아크릴산을 공중합하여 제조되었다. 합성된 고분자 유화제는 알칼리 수용액을 통해 이온화하여 음이온성 유화제로 사용하였다. 제조된 고분자 유화제의 유화물성을 알아보기 위해 산가, 임계미셀농도(CMC), 분자량 등의 물성을 측정하였다. 이 결과 고분자 유화제의 산가는 60~380, 수 평균 분자량은 8,000~13,000 g/mol이었다. 또한 CMC는 0.01 g/ml로 상용 유화제와 비슷한 값을 나타내었다. 제조된 고분자 유화제의 유화성능을 알아보기 위해 아크릴계 에멀젼 점착제를 합성하여 점착물성을 측정하였다. 이때 고분자 유화제의 산가 150과 분자량 8,500 g/mol일 때 최대 박리강도 21.24 N/25mm를 나타내었다. 이 값은 상용 음이온 유화제인 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)혹은 상용 음이온/비이온 유화제 조합인SDS/TRX(Triton X-100) 조합을 사용한 점착제보다 더욱 우수한 점착 특성을 보였다.